厚金属板与任意方位圆柱线圈间的电磁力计算

针对一个交流电激励的圆柱线圈倾斜放置于金属板上方时,它们之间的电磁作用力无法以传统方法进行解析计算的问题,引入高阶矢量势求解该问题,并采用矢量分析和Struve函数化简,可得到适用于任意方位圆柱线圈的二重积分表达式。所得结果表明任意方位圆柱线圈至多受到两个方向力的作用。在线圈轴垂直或平行于导电板的特殊情形,表达式可进一步简化为单重积分,而线圈将只受垂直力的作用。随后以数值算例对给出公式的有效性进行验证。数值结果表明,对于线圈轴的某个倾角,垂直力分量周期均值可以为零,而水平力分量周期均值将在某个倾角处达到最大值。当线圈通以直流电时,仅当金属板的磁导率与空气磁导率一致时线圈才不受电磁力的作用。